【手続補正書】
【提出日】平成17年11月15日(2005.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給すると共に前記パージ弁を開作動させ、前記燃料ガス循環流路の窒素ガスが燃料ガスで置換された後に、前記パージ弁を閉作動させ、前記パージ弁を閉作動させる時期は、前記燃料電池の停止時間に応じて決定されることを特徴とする燃料電池システムの起動方法。
【請求項２】
前記燃料電池の停止時間は、前記燃料電池の温度又は前記燃料電池の電圧に基づいて推定されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システムの起動方法。
【請求項３】
燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給すると共に前記パージ弁を開作動させ、前記燃料ガス循環流路の窒素ガスが燃料ガスで置換された後に、前記パージ弁を閉作動させ、前記パージ弁を閉作動させる時期は、前記燃料ガス循環流路からの排出ガスに含まれる燃料ガス濃度に応じて決定されることを特徴とする燃料電池システムの起動方法。
【請求項４】
燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給し、その後前記パージ弁を開作動させ、前記燃料電池の推定停止時間に応じて決定される前記パージ弁を開作動させる時間の経過後、前記パージ弁を閉作動させることを特徴とする燃料電池システムの起動方法。
【請求項５】
前記燃料電池の推定停止時間は、前記燃料電池の温度又は前記燃料電池の電圧に基づいて推定されることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システムの起動方法。
【請求項６】
燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給し、その後前記パージ弁を開作動させ、前記燃料ガス循環流路からの排出ガスに含まれる燃料ガス濃度に応じて前記パージ弁を閉作動させることを特徴とする燃料電池システムの起動方法。
【請求項７】
前記パージ弁の閉作動後、前記燃料電池の発電を開始することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムの起動方法。
【請求項８】
前記パージ弁を閉作動させる時期は、前記燃料ガス循環流路の圧力および前記燃料電池の電圧に応じて決定されることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の燃料電池システムの起動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、燃料ガス（例えば、実施形態における水素ガス）と空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路（例えば、実施形態における水素ガス排出流路１６）を燃料ガス供給流路（例えば、実施形態における水素ガス供給流路１２）に合流させる燃料ガス循環流路（例えば、実施形態における水素ガス循環流路１３）を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁（例えば、実施形態におけるパージ弁１５）を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給すると共に前記パージ弁を開作動させ、前記燃料ガス循環流路の窒素ガスが燃料ガスで置換された後に、前記パージ弁を閉作動させ、前記パージ弁を閉作動させる時期は、前記燃料電池の停止時間に応じて決定されることを特徴とする。
このように構成することで、燃料ガスの供給とパージ弁の開作動により、とりわけ窒素ガスによる悪影響が大きい燃料ガス側の系内の窒素ガスを排出して、燃料ガスを供給し燃料電池内に燃料ガスを満たした後にパージ弁を閉じる。このとき、燃料電池の停止時間が長ければ長いほど、パージ弁を閉作動させる時期を遅らせる。これにより、窒素ガスを燃料ガスで置換する時間を確保することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記燃料電池の停止時間は、前記燃料電池の温度又は前記燃料電池の電圧（例えば、実施形態におけるセル電圧、総電圧）に基づいて推定されることを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池の停止時間が長ければ長いほど燃料電池の温度は低くなり、又は発電電圧は低くなることに着目して、燃料ガスに置換すべき窒素ガスの量を決定する前記燃料電池の停止時間を推定する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項３に記載の発明は、燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給すると共に前記パージ弁を開作動させ、前記燃料ガス循環流路の窒素ガスが燃料ガスで置換された後に、前記パージ弁を閉作動させ、前記パージ弁を閉作動させる時期は、前記燃料ガス循環流路からの排出ガスに含まれる燃料ガス濃度に応じて決定されることを特徴とする。
このように構成することで、窒素ガスが燃料ガスに置換されるほど、燃料ガス循環流路内の燃料ガス濃度が上がることに着目して前記パージ弁を閉作動させる時期を決定することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項４に記載した発明は、燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給し、その後前記パージ弁を開作動させ、前記燃料電池の推定停止時間に応じて決定される前記パージ弁を開作動させる時間の経過後、前記パージ弁を閉作動させることを特徴とする。
このように構成することで、前記燃料ガスを供給した後にパージ弁を前記推定停止時間に応じた時間で開作動させることにより、燃料ガス側の系内の窒素ガスを排出して、燃料電池内に燃料ガスを満たした後にパージ弁を閉じる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項５に記載した発明は、前記燃料電池の推定停止時間は、前記燃料電池の温度又は前記燃料電池の電圧に基づいて推定されることを特徴とする。
このように構成することで、燃料電池の停止時間が長ければ長いほど燃料電池の温度は低くなり、又は発電電圧は低くなることに着目して、前記燃料電池の推定停止時間を推定することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項６に記載した発明は、燃料ガスと空気中の酸素ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池と、前記燃料電池と接続された燃料ガス排出流路を燃料ガス供給流路に合流させる燃料ガス循環流路を備え、燃料ガス循環流路から循環燃料ガスを排出するパージ弁を備えた燃料電池システムの起動方法であって、前記燃料電池に燃料ガスを供給し、その後前記パージ弁を開作動させ、前記燃料ガス循環流路からの排出ガスに含まれる燃料ガス濃度に応じて前記パージ弁を閉作動させることを特徴とする。
このように構成することで、前記燃料電池に燃料ガスが供給されるほど、燃料ガス循環流路内の燃料ガス濃度が上がることに着目して前記パージ弁を閉作動させる時期を決定することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項７に記載した発明は、前記パージ弁の閉作動後、前記燃料電池の発電を開始することを特徴とする。
このように構成することで、燃料ガス側の系内に燃料ガスを満たした状態で、前記燃料電池の発電を開始することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項８に記載した発明は、前記パージ弁を閉作動させる時期は、前記燃料ガス循環流路の圧力および前記燃料電池の電圧に応じて決定されることを特徴とする。
このように構成することで、前記燃料電池の停止時間が長ければ長いほど発電電圧は低くなり、その一方で、前記燃料電池の停止時間が比較的短い場合には残存する水素が前記酸素ガスの系内に残存する酸素と反応するため前記燃料ガス循環流路の圧力は低下していき、前記燃料電池の停止時間が比較的長くなると前記酸素ガスの系内に残存する窒素ガスが前記燃料ガスの系内に逆拡散するため前記燃料ガス循環流路の圧力は上昇していくことに着目して、前記燃料電池の推定停止時間を精度よく推定することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、燃料ガスの供給とパージ弁の開作動により、とりわけ窒素ガスによる悪影響が大きい燃料ガス側の循環流路内の窒素ガスを排出して、燃料ガスを供給し燃料電池内に燃料ガスを満たした後にパージ弁を閉じることにより、無駄な燃料ガスを使用せず、燃料ガス循環流路に残留した窒素ガスが障害となって発電開始までの時間が長くなるのを防止でき、しかも、パージ弁を閉作動させる時期を、燃料電池の停止時間に応じて決定することにより、燃料ガス循環流路内の残留窒素ガスを効率良く、確実に燃料ガスで置換することができる。したがって、車両用として使用した場合に始動性が向上して好適である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、燃料電池の停止時間を正確に推定できる効果がある。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項３に記載した発明によれば、窒素ガスが燃料ガスに置換されるほど、燃料ガス循環流路内の燃料ガス濃度が上がることに着目して前記パージ弁を閉作動させる時期を決定することができるため、無駄な燃料ガスを使用せず、燃料ガス循環流路に残留した窒素ガスが障害となって発電開始までの時間が長くなるのを防止できる。したがって、車両用として使用した場合に始動性が向上して好適である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項４に記載した発明によれば、無駄な燃料ガスを使用せず、燃料ガス循環流路に残留した窒素ガスが障害となって発電開始までの時間が長くなるのを防止できる。したがって、車両用として使用した場合に始動性が向上して好適である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項５に記載した発明によれば、請求項４の効果に加え、燃料電池の停止時間を正確に推定できる効果がある。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項６に記載した発明によれば、無駄な燃料ガスを使用せず、燃料ガス循環流路に残留した窒素ガスが障害となって発電開始までの時間が長くなるのを防止できる。したがって、車両用として使用した場合に始動性が向上して好適である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項７に記載した発明によれば、燃料ガス側の系内に燃料ガスを満たした状態で、前記燃料電池の発電を開始することができるため、車両用として使用した場合に始動性がさらに向上して好適である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項８に記載した発明によれば、前記燃料電池の推定停止時間を精度よく推定することができるので、燃料ガス側の系内から窒素ガスを排出して燃料ガスで満たすことができるとともに、無駄な燃料ガスを使用せず、燃料ガス循環流路に残留した窒素ガスが障害となって発電開始までの時間が長くなるのをより確実に防止できる。したがって、車両用として使用した場合に始動性がさらに向上して好適である。